显微CT技术在粉末冶金中的应用

显微CT无损检测技术，在增材制造和粉末冶金领域发挥什么作用？

1、 引言

随着科技的飞速发展，显微 CT 技术在各个领域的应用愈发广泛，尤其是在增材制造和粉末冶金领域。

显微 CT 技术以其高分辨率、非破坏性的特点，为微观层面的材料结构和缺陷分析等提供了独特的解决方案，为增材制造和粉末冶金行业的发展注入了新的活力。

2、 什么是显微CT？

显微 CT 技术利用 X 射线照射样品，通过探测器记录透射的 X 射线强度分布，再利用计算机算法重构出样品的三维内部结构。其独特之处在于能够在非破坏的情况下，提供高分辨率和全方位的三维图像。

显微 CT 结构示意图：射线源和探测器不动，样品台旋转

显微 CT 技术可以无损地提供详细的材料内部信息，包括：

1.结构信息：如直径、体积、表面积、圆度、连通性、空间分布......

2.密度信息：如空腔孔隙、元素轻重、成分分布......

3.三维模型：如有限元分析、3D 打印......

3、 显微CT技术在粉末冶金和增材制造行业的应用

1. 内部结构观察与制造精度分析

显微 CT 为增材制造零件的内部结构提供高分辨率的三维图像，对于 3D 打印零件的尺寸、形状和几何特性可进行准确测量。这一功能特性对于验证制造过程的精度、识别形状偏差以及进行后续工艺和组装步骤具有重要意义。

使用 NEOSCAN 台式显微 CT 扫描 3D 打印钛合金零件，可清晰观测内部结构形状，有利于分析难以察觉的制造偏差。

使用 NEOSCAN 台式显微 CT 以 20 微米尺寸扫描钛合金髋关节植入物，植入物长达18.7cm。可获得无伪影的高质量图像，清晰展示其内部结构和尺寸大小。

2. 缺陷分析与优化设计

在增材制造中，显微 CT 技术可以用于非破坏性地观察零件的内部结构，揭示可能存在的缺陷，如孔隙、裂纹等。

仅仅通过二维截面的局部观察并不能全面准确地获得缺陷特征及其变化规律，借助显微 CT 能够使制造商更全面地了解零件的质量，有针对性地进行设计优化，提高零件的强度和耐久性。

使用 NEOSCAN 台式显微 CT 扫描陶瓷材料，清晰揭示内部孔隙、裂纹，并可计算内部孔隙度，进行有效渗透率模拟。

高压涡轮叶片的 CT 扫描图像，铸造叶片榫头缺陷（上）及加工叶片榫头缺陷（下）。图片源于文献

3.粉末质量评估与分布监测

在粉末冶金领域，显微 CT 技术可以提供粉末颗粒的高分辨率图像，帮助研究人员评估粉末的尺寸、形状和分布。这对于制定合理的粉末制备工艺，提高粉末的均匀性和流动性具有关键意义，从而优化材料性能。

显微 CT 技术还可以在不破坏样品的情况下，观察零件每一层的粉末分布情况。这有助于调整制造参数，确保每一层都能够获得均匀的粉末分布，提高零件的密实性和性能。

陶瓷粉末颗粒 CT 三维重建结果（左），陶瓷粉末颗粒体积三维渲染图（右）。图片源于文献

未去除边界的三维可视化结果（左）去除边界颗粒后的三维可视化结果（右）。图片源于文献

总结

综合而言，显微 CT 在粉末冶金和增材制造中的应用为制造业提供了全新的、非侵入性的质量评估方法。通过深入探测材料的内部和外部特征，显微 CT 技术为制造商提供了更全面的数据支持，助力优化制造过程。

随着这项技术的应用不断拓展，可以预见它将在推动粉末冶金和增材制造领域取得更多突破和创新方面发挥关键的作用。

关于 NEOSCAN 显微 CT

NEOSCAN 是一家专注于设计和生产显微 CT 仪器的公司，由 Alexander Sasov 创立于比利时。目前 NEOSCAN 推出三款显微 CT 产品：N60、N70、N80，可在不破坏样品的同时，得到样品的结构信息（空腔孔隙）、密度信息（组分差异），同时可以输出三维模型，进行仿真分析。

N60 紧凑型台式显微 CT

N70 快速型台式显微 CT 

N80 高分辨台式显微 CT

如果您想获取更多关于 NEOSCAN 台式显微 CT 的产品详情和应用案例，欢迎联系我们。

参考文献

【1】崔凯歌. 高分辨率CT技术在SOFC材料显微结构分析中的应用[D].南昌航空大学,2022.

DOI:10.27233/d.cnki.gnchc.2022.000731.

【2】李新越, 杨龙, 孙春贵, 李兴捷, 刘洋. 基于微焦点工业CT的高压涡轮叶片缺陷检测技术[J]. 铸造, 2023, 72 (07): 904-908.